1. Skilgreining og helstu áhrif hjólabils

Hrifhjólabilið vísar til geislamyndaðrar úthreinsunar milli hjólsins og dæluhlífarinnar (eða stýrishjólahringsins), venjulega á bilinu 0.2 mm til 0.5 mm. Þetta bil hefur veruleg áhrif á frammistöðu  fjölþrepa lóðréttar hverfildælur í tveimur meginþáttum:

● Vökvatap: Of miklar eyður auka lekaflæði, dregur úr rúmmálsskilvirkni; of lítil bil geta valdið núningssliti eða hola.

● Flæðiseinkenni: Stærð bilsins hefur bein áhrif á einsleitni flæðisins við úttak hjólsins og hefur þar með áhrif á höfuð- og skilvirkniferla.

2. Fræðilegur grunnur fyrir hagræðingu hjólabils

2.1 Rúmmálsnýtni

Rúmmálsnýtni (ηₛ) er skilgreind sem hlutfall raunverulegs útstreymis og fræðilegs flæðis:

ηₛ = 1 − QQleak

þar sem Qleak er lekaflæðið sem stafar af bilinu á hjólinu. Hagræðing bilsins dregur verulega úr leka. Til dæmis:

● Að minnka bilið úr 0.3 mm í 0.2 mm minnkar leka um 15–20%.

● Í fjölþrepa dælum getur uppsöfnuð hagræðing þvert á þrep bætt heildarnýtni um 5–10%.

2.2 Minnkun á vökvatapi

Hagræðing á bilinu bætir einsleitni flæðis við úttak hjólsins, dregur úr ókyrrð og lágmarkar þannig höfuðtap. Til dæmis:

● CFD-hermir sýna að með því að minnka bilið úr 0.4 mm í 0.25 mm lækkar ókyrrð hreyfiorka um 30%, sem svarar til 4–6% minnkunar á öxulorkunotkun.

2.3 Aukning á frammistöðu kavitation

Stórar eyður eykur þrýstingshraða við inntakið og eykur hættu á kavitation. Hagræðing á bilinu kemur stöðugleika á flæði og hækkar NPSHr (nettó jákvæð soghaus) framlegð, sérstaklega áhrifarík við lágflæðisskilyrði.

3. Tilraunasannprófun og verkfræðitilvik

3.1 Rannsóknargögn

Rannsóknastofnun gerði samanburðarpróf á a fjölþrepa lóðrétt túrbínudæla (breytur: 2950 snúninga á mínútu, 100 m³/klst., 200 m hæð).

3.2 Dæmi um notkun í iðnaði

● Endurnýjun á jarðolíuhringrásardælu: Hreinsunarstöð minnkaði bilið á hjólinu úr 0.4 mm í 0.28 mm, sem náði 120 kW·h árlegum orkusparnaði og 8% lækkun á rekstrarkostnaði.

● Hagræðing á innspýtingardælu á ströndum palls: Með því að nota leysiviðskipti til að stjórna bilinu (±0.02 mm) batnaði rúmmálsnýtni dælunnar úr 81% í 89%, og leysti titringsvandamál af völdum óhóflegra bila.

4. Hagræðingaraðferðir og útfærsluskref

4.1 Stærðfræðilegt líkan fyrir gjáhagræðingu

Byggt á líkindalögum miðflóttadælunnar og leiðréttingarstuðlum er sambandið milli bils og skilvirkni:

η = η₀(1 − k·δD)

þar sem δ er bilið, D er þvermál hjólsins og k er reynslustuðull (venjulega 0.1–0.3).

4.2 Helstu útfærslutækni

●Nákvæm framleiðsla: CNC vélar og slípiverkfæri ná nákvæmni á míkrómetrastigi (IT7–IT8) fyrir hjól og hlíf.

●Mæling á staðnum: Laserjöfnunartæki og úthljóðsþykktarmælir fylgjast með bilum meðan á samsetningu stendur til að forðast frávik.

● Kvik aðlögun: Fyrir háhita eða ætandi miðla eru notaðir þéttihringir sem hægt er að skipta um með boltabundinni fínstillingu.

4.3 Hugleiðingar

● Núnings- og slitjafnvægi: Undirstærð eyður auka vélrænt slit; Efnishörku (td Cr12MoV fyrir hjól, HT250 fyrir hlíf) og rekstrarskilyrði verða að vera í jafnvægi.

● Hitaþenslubætur: Fráteknar eyður (0.03–0.05 mm) eru nauðsynlegar fyrir háhitanotkun (td heita olíudælur).

5. Framtíðarstraumar

●Stafræn hönnun: AI-undirstaða hagræðingaralgrím (td erfðafræðileg reiknirit) munu fljótt ákvarða bestu eyður.

●Aukaframleiðsla: Þrívíddarprentun úr málmi gerir kleift að þróa samþætta hjólhlíf, sem dregur úr samsetningarvillum.

●Snjallt eftirlit: Ljósleiðaraskynjarar, paraðir við stafræna tvíbura, gera kleift að fylgjast með bili í rauntíma og spá fyrir um skerðingu á frammistöðu.

Niðurstaða

Hagræðing hjólabils er ein beinasta aðferðin til að auka skilvirkni fjölþrepa lóðréttrar hverfla dælu. Með því að sameina nákvæmni framleiðslu, kraftmikla aðlögun og snjöllu eftirliti er hægt að ná hagkvæmni upp á 5–15%, draga úr orkunotkun og lækka viðhaldskostnað. Með framförum í framleiðslu og greiningu mun hagræðing bils þróast í átt að meiri nákvæmni og upplýsingaöflun, sem verður kjarnatækni fyrir endurbætur á dæluorku.

Athugaðu: Hagnýtar verkfræðilegar lausnir verða að samþætta miðlungs eiginleika, rekstrarskilyrði og kostnaðarþvinganir, staðfestar með lífsferilskostnaðargreiningu (LCC).